Veneilijän korroosio-opas

Kaikista monimutkaisista aiheista, jotka veneen omistajan on tunnettava, korroosio on luultavasti kaikkein hämmentävin. Korroosio voi vaikuttaa sekä veneen kunnossapitoon että veneen turvallisuuteen. Tietynlainen korroosio voi jopa heikentää investointisi arvoa muutamassa kuukaudessa tai jopa päivässä.

Mitä on korroosio?

Korroosio on sähkökemiallinen prosessi, jossa metallikomponentit rappeutuvat, kun ne altistuvat vesipitoiselle ympäristölle, kuten vedelle. Tätä tapahtuu sekä veden alla että ilmassa.

Rappeutuminen on prosessi, jossa metalli muuttuu oksidimuotoonsa. Esimerkiksi teräs hajoaa (hapettuu) takaisin luonnolliseen vakaaseen tilaansa eli ruosteen.

Korroosiomekanismi

Pinnalla olevat metalliatomit luovuttavat elektroneja ja muuttuvat positiivisesti varautuneiksi ioneiksi, jotka liukenevat veteen tai elektrolyyttiin (sähköä johtava neste). Elektronit kulkevat metallin läpi korroosioalueelta muihin lähellä oleviin alueisiin, joissa ne muodostavat negatiivisia ioneja veteen. Positiiviset ionit virtaavat veden läpi ja yhdistyvät vastakkaiseen suuntaan virtaavien negatiivisten ionien kanssa.

Kuvassa voit siis nähdä, että metallipinnan paikallisten alueiden välille syntyy sähkövirta, joka johtaa metallin häviämiseen (korroosioon) anodisilla alueilla. Katodisilla alueilla luovutetaan vain elektroneja, joten näillä alueilla ei menetetä metallia. Ne ovat itse asiassa suojattuja.

Galvaaninen korroosio

Kun kaksi eri metallia (esimerkissä kupari ja teräs) koskettavat toisiaan, elektronit virtaavat negatiivisemmin varautuneesta metallista (anodi) positiivisemmin varautuneeseen metalliin (katodi). Kuparin ja teräksen välille syntyvä jännite olisi 0,3 volttia. Virtapiiri täydentyy positiivisesti varautuneiden ionien häviämällä anodilta elektrolyyttiin ja negatiivisesti varautuneiden ionien katodilla.

Tämä pienhiukkasten (ionien) vapautuminen veteen tapahtuu paljon nopeammin kuin pelkän metallin tapauksessa, ja se rajoittuu teräksen korroosioon. Katodimateriaali (kupari) on suojattu.

Uhrausanodi

Jos haluat suojata molemmat metallityypit, sinun on lisättävä kolmas aktiivinen metalli. Yleisin metalli on sinkki, mutta myös magnesiumia ja alumiinia käytetään. Tästä aktiivisesta metallista tulee anodi molemmille metalleille.

Sinkki tai alumiini uhraa itsensä suojellakseen kahta muuta metallia, siksi käytetään termiä uhrausanodi.

Miksi jotkin metallit korroosioivat enemmän kuin toiset?

Kaikilla metalleilla on taipumus hapettua (korroosio), toiset helpommin kuin muut. Suhteellinen nopeus voidaan piirtää galvaanisen järjestyksen avulla:

Mitkä tekijät vaikuttavat korroosioon?

Huomaa, että jotkin näistä tekijöistä voivat vaihdella mikroskooppisesti metallin pinnalla.

• Elektrolyytin johtavuus - merivesi on hyvä johdin ja makea vesi on huono johdin, joten korroosio on pahempi merivedessä.
• Hapen määrä - yleensä korroosionopeus kasvaa suhteessa veden happipitoisuuteen. Halkeamat ja raot, jotka ovat hapettomia alueita, muuttuvat kuitenkin anodisiksi ja syöpyvät myös.
• Saasteiden läsnäolo - lisää korroosiota.
• Virtausnopeus - lisää korroosionopeutta. Ruostumattoman teräksen pistesyöpyminen kuitenkin vähenee.
• Lämpötila - korkeampi lämpötila lisää korroosionopeutta, joka noin kaksinkertaistuu jokaista 10 °C/18 °F kohden.
• Jännitys - metalli, johon kohdistuu vetojännitys (venytys) yhdessä korroosion kanssa, voi kärsiä äkillisestä rikkoutumisesta jännityshalkeilun vuoksi.
• Bio-organismien esiintyminen - on olemassa erityyppisiä mikro-organismeja, jotka voivat edistää korroosiota joko poistamalla suojan tai aiheuttamalla syövyttävän ympäristön.

Painon ja anodien pinta-ala

Uhrausanodien pinta-ala määrittää, kuinka paljon suojaa (ampeeria) saat. Paino määrittää, kuinka kauan ne kestävät. Eri anodien kapasiteetit vaihtelevat ampeeritunteina kiloa kohti mitattuna.

Katodin ja anodin suhde

Katodisen (suojatun) alueen ja anodisen (syövyttävän) pinnan suhde on ratkaiseva galvaanisessa korroosiossa. Mitä pienemmällä alueella anodi luovuttaa materiaalia, sitä nopeammin se tapahtuu. Ihannetapauksessa anodisen alueen tulisi olla paljon suurempi kuin katodisen alueen. Tätä suhdetta voidaan parantaa maalaamalla katodipinta.

Galvaaninen korroosio maadoitusjohdon kautta

Maasähköön kytkeminen yhdistää maadoituksen naapuriveneisiin. Jos sopivat anodit eivät suojaa näitä veneitä, sinä suojaat niitä - mikä aiheuttaa anodien nopeaa kulumista. Katso alla oleva kaavio:

Galvaaninen erotin

Galvaaninen erotin on laite, joka asennetaan vihreään maadoitusjohtimeen estämään suorat galvaaniset virrat mutta päästämään vaihtovirran läpi. Varo: Varmista, että galvaaninen erotin on mitoitettu käyttämällesi virralle, esim. 30A tai 50A. Huonolaatuisten galvaanisten erottimien tiedetään sytyttävän tulipaloja, joten on hyvä idea hankkia sellainen, joka on ABYC:n tunnustama tai UL-luettelossa, jotta voidaan varmistaa, että se on testattu asianmukaisesti.

Hajanaisen virran (elektrolyyttinen) korroosio

Tämä korroosio johtuu akusta tai muusta tasavirtalähteestä tulevasta ulkoisesta virrasta. Tämä virta valuu metallista veteen ja aiheuttaa prosessissa materiaalihäviöitä tai korroosiota. Yleisiä syitä ovat esimerkiksi paljaat johdot pilssissä väärin johdotetuissa tai asennetuissa laitteissa.

Vaikuttanut nykyinen järjestelmä

Sen sijaan, että suojajännitteen tuottamiseen käytettäisiin uhrianodia, voidaan käyttää tasavirtalähdettä. Periaate on sama, mutta järjestelmä valvoo ja säätää virtaa. Anodina käytetään ruostumatonta materiaalia.

Sytytysvirtajärjestelmän etuna on, että se voi kehittää suurempia jännitteitä kuin uhrautuva anodi. Haittapuolena on, että se voi "ylisuojata". Puristusvirtajärjestelmiä käytetään kaikentyyppisissä veneissä ja perämoottoreissa.

Liimaus

Kaikki sähkölaitteet ja vedenalaiset metalliosat on kytkettävä samaan maadoituspisteeseen (kytketty akun miinusnapaan). Näin varmistetaan, että kaikki komponentit ovat samalla jännitteellä ja estetään hajavirtojen syntyminen.

Uhrausanodin materiaalit

Sinkkianodit

Yleisin käytetty materiaali on sinkki. Sinkkianodit eivät ole kovin käyttökelpoisia makeassa vedessä, ja ne voivat lakata toimimasta jo muutaman kuukauden kuluttua, jos niitä ei ole valmistettu millimetrin tarkkuudella. Ne on hyvä vaihtaa säännöllisesti, vaikka ne näyttäisivätkin olevan kunnossa. Muista, että jos anodi ei kulu, se ei toimi!

Alumiinianodit

Anodeissa käytettävä alumiiniseos eroaa suuresti tavallisesta alumiinista. Se sisältää noin 5 prosenttia sinkkiä ja vähän indiumia, joka estää oksidikerroksen muodostumisen. Alumiinianodiseos suojaa paremmin ja kestää pidempään kuin sinkki (katso kaavio). Se toimii edelleen makeassa vedessä ja on myös turvallinen käyttää suolaisessa vedessä. Alumiini on ainoa anodi, joka on turvallinen kaikissa sovelluksissa.

Magnesiumanodit

Magnesium on galvaanisen asteikon aktiivisin metalli. Sitä voidaan käyttää makeassa vedessä, mutta on noudatettava varovaisuutta. Magnesium voi ylisuojata alumiinirunkoja tai perämoottoreita suolaisessa tai murtovedessä tai jopa saastuneessa makeassa vedessä, jolloin maali irtoaa ja aiheuttaa korroosiota. Jopa muutaman tunnin upotus voi aiheuttaa vakavia vaurioita.

Mikä anodimateriaali sopii veneellesi?

Anodin toimintaohjeet ja kiellot

Tee

• Vaihda anodit, kun ne ovat syöpyneet 50 prosenttisesti. Kulumisindikaattori-anodi kertoo, milloin anodi on vaihdettava.
• Varmista, että anodit saavat hyvän sähkökontaktin - poista maali ja puhdista kiinnityspinta.
• Suojaa trimmilaipat erikseen (älä liimaa). Vaikka ne on yleensä valmistettu ruostumattomasta teräksestä, ne voivat silti ruostua ja tarvitsevat uhrausanodin.
• Varmista, että käytät perämoottoreissa uusia kiinnikkeitä (jotka yleensä toimitetaan anodin mukana) - jopa ruostumattomat pultit pettävät korroosion vuoksi.
• Pidä perämoottori vedessä, jotta anodit voivat toimia.

Älä

• Älä maalaa anodeja. Silloin ne eivät toimi!
• Älä sekoita anodityyppejä - alumiinianodit yrittävät suojata sinkkianodeja samassa sidospiirissä.
• Älä käytä sinkkianodeja alumiinisissa perämoottoreissa - ne eivät anna asianmukaista suojaa.
• Älä käytä magnesiumanodeja suola- tai murtovedessä olevissa perämoottoreissa, koska ne "ylisuojavat" alumiinia.

Yleisiä merellisiä materiaaleja koskevat tiedot

Alumiini

Alumiini on erinomainen materiaali merikäyttöön. Alumiini on kevyt ja vahva metalli, jota on helppo työstää. Sillä on erinomainen korroosionkestävyys, koska se muodostaa nopeasti suojaavan oksidikalvon. Suojaamattomana se voi kuoppaantua tai peittyä rakeisen valkoisen jauheen peittoon, mutta nämä ovat yleensä pinnallisia eivätkä haitallisia. Anodisointi poistaa tämän.

Se on kuitenkin hyvin aktiivinen galvaanisessa sarjassa (-,76 -1,00 volttia), minkä vuoksi se on altis galvaaniselle korroosiolle joutuessaan kosketuksiin jalompien metallien kanssa. Pronssi-, messinki- tai moneliitoksia on vältettävä tai ne on eristettävä galvaanisen vaikutuksen estämiseksi. Ruostumattomasta teräksestä (316) valmistettuja kiinnikkeitä suositellaan. Alumiini voi olla ylisuojattu liian suurella jännitteellä magnesiumanodeista suolaisessa, murtovedessä tai saastuneessa makeassa vedessä.

Messinki

Messinki on kuparin ja sinkin seos. Sitä ei yleensä suositella alttiiseen käyttöön. Messinki kärsii sinkittömyydestä, joka on sinkin galvaanista korroosiota seoksesta, jolloin seoksesta jää hauras, sienimäinen osa. Mangaanipronssi on messinkiä, ei aitoa pronssia, ja se tarvitsee galvaanisen suojan, jos sitä käytetään veden alla.

Pronssi

Pronssiseokset, jotka koostuvat kuparista, jossa on vähän tai ei lainkaan sinkkiä. Aidot pronssit ovat kestäviä ja erittäin korroosionkestäviä sekä ilmakehässä että upotettuna. Pronssit voivat sisältää tinaa, alumiinia, nikkeliä tai fosforia, mutta paras ja yleisimmin käytetty pronssi on piipronssi. Käytetään laajalti liitos- ja kiinnitystarvikkeissa.

Ruostumaton teräs

Ruostumaton teräs on laajalti käytetty vahva korroosionkestävä materiaali. Ruostumaton teräs on korroosionkestävyytensä ansiosta kromipitoisuudestaan, joka muodostaa kiinnittymistä kestävän oksidikalvon (materiaalia kutsutaan tällöin passiiviseksi). Nikkeli parantaa hitsausominaisuuksia. 18 prosenttia kromia ja 8 prosenttia nikkeliä on vähimmäislaatu 304. Vielä parempi on 316-luokka, jossa on molybdeeniä, joka parantaa korroosionkestävyyttä.

Jos ruostumattomasta aineesta puuttuu happea (esim. hylkeiden tai simpukoiden alla), se menettää suojaavan oksidikalvonsa ja aktivoituu. Silloin se ruostuu helposti. Tämä voi tapahtua myös mikroskooppisen pienissä raoissa, mikä johtaa lähes näkymättömään korroosioon, joka voi aiheuttaa äkillisen vian. Se soveltuu kannen liitososiin, mutta sitä ei suositella käytettäväksi veden alla, paitsi jos se on galvaanisesti suojattu esimerkiksi alumiinisen perämoottorin kiinnikkeenä.

Puiset rungot

Puiset rungot ovat hyvin alttiita rappeutumaan erilaisten lahojen ja metalliosien ja -kiinnikkeiden aiheuttaman korroosion vuoksi. Piipronssikiinnikkeitä suositellaan. Älä käytä ruostumattomia kiinnikkeitä vesirajan alapuolella.

Lasikuitu/komposiittirungot

Lasikuitu- tai komposiittirungoissa suositellaan silikonipronssikiinnikkeitä vesirajan alapuolelle. Varoitus: Hiilikuidut (grafiittikuidut) ovat sähköä johtavia ja voivat aiheuttaa galvaanista korroosiota rakenteen metalliosien välillä.

Hyödyllisiä linkkejä

• The truth about aluminum anodes - by Martin Wigg and Paul Fleury (pdf)
• Basics of corrosion - by Performance Metals (pdf) 
• Sacrificial anodes FAQ - by Performance Metals (pdf) 

Reference: Performance Metals